Spermatozoïde
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Introduction

Fécondation d'un ovule par un spermatozoïde. Notez la différence de taille de ces deux cellules haploïdes, ainsi que la présence du flagelle sur le spermatozoïde, lui conférant la mobilité.

Un spermatozoïde est une cellule haploïde sexuelle (ou gamète) produite par l'appareil reproducteur mâle de l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept...). Les spermatozoïdes ont été décrits pour la première fois en 1677 par Antoni van Leeuwenhoek.

Chez les mammifères, le spermatozoïde est soit porteur du chromosome (Le chromosome (du grec khroma, couleur et soma, corps, élément) est l'élément porteur de l'information génétique. Les chromosomes contiennent les gènes et permettent leur distribution égale dans...) Y, soit porteur du chromosome X. Le chromosome est impliqué dans la détermination sexuelle. L’ovotide libéré par l'ovaire, est toujours porteur d'un chromosome X. C’est donc le spermatozoïde qui détermine le sexe (Le mot sexe désigne souvent l'appareil reproducteur, ou l’acte sexuel et la sexualité dans un sens plus global, mais se réfère aussi aux différences physiques distinguant les...) de l’œuf obtenu après la fécondation (La fécondation, pour les êtres vivants organisés, est le stade de la reproduction sexuée consistant en une fusion des gamètes mâle et femelle en une cellule unique nommée zygote. Elle a été...) de l’ovule. Chez les oiseaux et quelques autres animaux, la détermination sexuelle est au contraire le fait de l’ovule.

L'américain Landrum Brewer Shettles, au début des années 60, émet l'hypothèse que les spermatozoïdes humains porteurs de Y sont plus petits, plus effilés et plus rapides. Les spermatozoïdes porteur de X sont plus résistants et plus énergétiques. Mais cette théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative,...) a vite été abandonnée après de plus amples recherches.
Au moins dans les pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²),...) riches occidentaux, le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) moyen de spermatozoïde semble en déclin régulier depuis les années 1900, avec une accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la...) depuis les années 1950, et avec cependant une disparité géographique inexpliquée ; le Danemark (également fortement touché par le syndrôme de dysgénésie testiculaire) serait le pays le plus touché en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire comme une des...), alors les Finlandais semblent épargnés sauf quand ils vont vivre au Danemark.

Structure

Chez l'humain, le spermatozoïde a une tête de 5 µm par 3 µm qui tourne sur elle-même le long d'une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) hélicoïdale. La mobilité est assurée par un flagelle (Le flagelle est génériquement un organite assurant la mobilité d'une cellule. Les procaryotes et les eucaryotes ont développé ce type d'organelle sur des principes architecturaux et...) d'une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur...) de 60 à 65 µm. Lors de l'éjaculation,allant de 2 à 6ml de sperme, on retrouve 50 à 100 millions de spermatozoïdes par ml de sperme.

Le spermatozoïde est caractérisé par un minimum de cytoplasme et l'ADN le plus densément compacté connu chez les eucaryotes (plus de six fois plus condensé que les chromosomes mitotiques des cellules somatiques). La tête (que l'on confond facilement avec le noyau), est recouverte de l'acrosome, membrane riche en enzymes importante lors de la fécondation.

De l'éjaculation à la fécondation : le parcours des spermatozoïdes

Lors des rapports sexuels les spermatozoïdes sont propulsés dans le vagin par l'éjaculation du sperme.

Ils se retrouvent alors devant l'entrée du col de l'utérus (L'utérus est un organe participant aux fonctions reproductrices chez les mammifères dont la femme. C'est une poche dont l'intérieur très vascularisé, ouverte vers...), dans le vagin : le fornix vaginal. Les sécrétions vaginales étant plutôt acides, de nombreux spermatozoïdes meurent dans les premiers temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de leur trajet, et ce malgré la protection du liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) séminal, légèrement alcalin, dans lequel ils baignent.

Le "but" des spermatozoïdes est d'atteindre l'ovocyte (L'ovocyte est la cellule sexuelle femelle des métazoaires. Seuls quelques-uns évolueront en ovules après maturation.), ce dernier étant près de l'ovaire qui l'a expulsé, dans la partie ampoulaire de la trompe adjacente. C'est à ce niveau qu'a lieu la fécondation.

Pour y arriver les spermatozoïdes doivent parcourir successivement :

  • Le col de l'utérus, bloqué par la glaire cervicale, ou cervix uteri ;
  • La cavité utérine, plus "hospitalière" pour les spermatozoïdes du fait de ses sécrétions alcalines ;
  • La trompe utérine où est l'ovule (L'"ovule" est la cellule sexuelle (ou gamète) produite par les femelles. Comme tous les gamètes, l'"ovule" est haploïde, il contient la moitié des chromosomes de la mère. Remarquons que, dans l'espèce...), mais pas l'autre. En effet, 50% des spermatozoïdes se retrouvent dans la trompe sans ovule.

Tous n'y arriveront pas. Parmi les quelque 200 millions de spermatozoïdes éjaculés, quelques centaines seulement traverseront la trompe.

La glaire cervicale est un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet),...) de mucopolysaccharides dont la structure varie en fonction du cycle ovarien de la femme. Le mucus est très perméable 2 à 3 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) avant l'ovulation du fait de la sécrétion d'oestrogène par le follicule mûr, mais il s'imperméabilise juste après l'ovulation en raison de la sécrétion de progestérone du corps jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) (ex follicule). Ce mécanisme permet de ne féconder qu'un ovocyte fraichement ovulé, car si fécondation il y a, les spermatozoïdes ne peuvent qu'être déjà dans les voies génitales féminines au moment de l'ovulation.

À ce stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.), ce qu'on peut également remarquer, c'est que des spermatozoïdes se retrouvent bloqués dans des cryptes cervicales, qui sont des replis de la muqueuse (Les muqueuses (du latin mucus) sont des minces couches de tissus d'origine ectodermique constituées de cellules épithéliales, et de tissu conjonctif...) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en...) du col. Il reste donc des spermatozoïdes dans le tractus génital féminin après les rapports pendant environ 48 heures (L'heure est une unité de mesure  :) mais rarement plus, car les spermatozoïdes ont une durée de vie (La vie est le nom donné :) limitée. Ce système de réservoir permet un relargage des spermatozoïdes d'environ 72 heures. La glaire fait aussi office de filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) car des spermatozoïdes ayant des malformations auront plus de difficultés à passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) les "mailles du filet". On observe donc, là encore, une sélection.

Le parcours de la cavité utérine est très important car c'est là que les spermatozoïdes subissent la capacitation, qui est une maturation fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a été...) de ces derniers. Elle consiste en un remaniement de leur membrane externe en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de les préparer à effectuer la réaction acrosomiale, indispensable à la fécondation. La capacitation se manifeste, entre autres, par un mouvement hyperactivé des spermatozoïdes, correspondant à une augmentation des battements flagellaires et une trajectoire typique en forme de créneau (Au Moyen Âge, le mot créneau, ou en ancien français quernal, aquarniau, carnel ou créniau, désignait toute ouverture pratiquée au sommet d'une tour ou d'une courtine, couverte ou découverte, et qui servait...). D'ailleurs, les spermatozoïdes n'ayant pas ce type de trajectoire ne peuvent pas passer la glaire cervicale qui est comme un filet dans les mailles duquel ceux qui se déplacent en ligne droite se prennent forcément.

Le risque pour un spermatozoïde capacité est qu'il effectue sa réaction acrosomiale spontanément avant de rencontrer l'ovule. Dans ce cas il ne sera pas fécondant, mais aura probablement facilité la voie à d'autres.

Chose importante, les spermatozoïdes ne subissent pas tous la capacitation en même temps. De cette manière, les plus "en retard" dans leur maturation peuvent avoir plus de chances d'effectuer leur capacitation puis leur réaction acrosomiale peu de temps avant la rencontre de l'ovule et d'être le spermatozoïde fécondant.

Lors de la fécondation, les mitochondries des spermatozoïdes sont détruits par la cellule oeuf. Il en résulte une conservation des mitochondries maternelles, ce qui est utile lors des études généalogiques. Il a cependant été récemment découvert que l'ADN mitochondrial peut être recombinant.

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